[发明专利]压缩感知信号的重构方法、装置、FPGA及存储介质

说明书

本发明公开了一种压缩感知信号的重构方法、装置、FPGA及计算机可读存储介质，该方法包括：FPGA获取待恢复信号的观测向量和测量矩阵；根据观测向量和测量矩阵，利用预设内积计算内存通道和预设最小二乘计算内存通道，确定待恢复信号对应的重构结果；其中，预设内积计算内存通道和预设最小二乘计算内存通道的数量均大于或等于2；本发明通过根据观测向量和测量矩阵，利用预设内积计算内存通道和预设最小二乘计算内存通道，确定待恢复信号对应的重构结果，将压缩感知恢复过程移植到FPGA中，从而利用FPGA的多个内存通道并行完成现有耗时很长的矩阵计算，极大缩短计算时间，快速准确地重构出原始信号，提升用户体验。

技术领域

本发明涉及信息工程技术领域，特别涉及一种压缩感知信号的重构方法、装置、FPGA及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，压缩感知恢复方法最常用的是正交匹配追踪算法(Orthogonal MatchingPursuit)，其主要做法就是经过一系列的矩阵计算从给定的测量矩阵中选取对观测值贡献最大的列向量作为原子信号添加进初始化为空集的原子矩阵中，经过计算原子矩阵和观测值的最小二乘值，恢复出原始信号。由于匹配追踪算法中会耗费很长的时间进行矩阵计算，使得压缩感知信号的重构效率不高。

因此，如何能够快速准确地重构出原始信号，提高用户体验，是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种压缩感知信号的重构方法、装置、FPGA及计算机可读存储介质，以利用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)中的内存通道并行进行矩阵计算，从而快速准确地重构出原始信号，提升用户体验。

为解决上述技术问题，本发明提供一种压缩感知信号的重构方法，包括：

FPGA获取待恢复信号的观测向量和测量矩阵；

根据所述观测向量和所述测量矩阵，利用预设内积计算内存通道和预设最小二乘计算内存通道，确定所述待恢复信号对应的重构结果；其中，所述预设内积计算内存通道和所述预设最小二乘计算内存通道的数量均大于或等于2。

可选的，所述根据所述观测向量和所述测量矩阵，利用预设内积计算内存通道和预设最小二乘计算内存通道，确定所述待恢复信号对应的重构结果，包括：

根据所述观测向量，确定当前残差；

利用所述预设内积计算内存通道并行计算当前残差与所述测量矩阵的内积的绝对值，并对所述绝对值按数值大小进行排序；

从所述测量矩阵选择目标列向量与当前原子矩阵取并集，并利用并集结果更新当前原子矩阵；其中，所述目标列向量为目标索引对应的列向量，所述目标索引为数值最大的所述绝对值对应的索引；

利用所述预设最小二乘计算内存通道并行计算当前原子矩阵与所述观测向量的最小二乘值；

根据所述观测向量、所述最小二乘值和当前原子矩阵，更新当前残差；

根据当前残差判断是否迭代完成；

若否，则执行所述利用所述预设内积计算内存通道并行计算当前残差与所述测量矩阵的内积的绝对值，并对所述绝对值按数值大小进行排序的步骤；

若是，则将所述最小二乘值作为所述重构结果。

可选的，所述利用所述预设内积计算内存通道并行计算当前残差与所述测量矩阵的内积的绝对值，并对所述绝对值按数值大小进行排序，包括：

将所述测量矩阵对应的转置矩阵的每一行和当前残差分别传输所述预设内积计算内存通道并行计算得到内积；

对所述内积中每个域取绝对值，并按数值大小进行排序。